新型超宽带天线技术的研究

摘要

超宽带通信技术是利用纳秒级的时域短脉冲信号进行无线通信的，这种脉冲信号在频域可以覆盖非常宽的带宽。这就要求超宽带天线具有辐射和接收时域短脉冲信号的能力，即拥有几个甚至十几个倍频程的阻抗带宽，同时天线应具有稳定的相位中心以保证不失真地收发短脉冲信号。
　　本课题所研究的圆盘单极天线是一种小型化、馈电简单的超宽带天线。这种天线不仅具有极宽的阻抗带宽，还拥有稳定的相位中心。这使得圆盘单极超宽带天线可以不失真地收发时域短脉冲信号。所以该天线不仅适用于超宽带通信中，还能够作为复杂多频工作系统的单一收发天线。
　　首先，简要介绍了超宽带天线与传统超宽带天线的区别，给出了超宽带天线的性能参数在时域的描述方法。着重介绍了描述超宽带天线时域特性的两个参数，即相位中心和群延时。最后简要介绍了时域天线的概念和常用研究方法。
　　其次，本课题着重分析了圆盘单极超宽带天线的阻抗以及方向图特性。给出了圆盘单极超宽带天线的设计方法。并讨论了天线尺寸对于阻抗以及辐射特性的影响，提出了馈电高度对于天线性能的重要意义。通过仿真，本课题还讨论了天线的风载和天线罩的解决方案。然后在上述研究的基础之上，本课题进一步分析了圆盘单极天线的小型化以及平板化的实现方案。并给出了仿真结果。
　　最后，本课题实际制作了不同尺寸的圆盘单极超宽带天线，分别测量了天线的反射损耗，方向图和增益，并与仿真结果加以比较。

目录

新型超宽带天线技术的研究

RESEARCH OF A NOVEL ULTRA WIDEBAND ANTENNA TECHNOLOGY

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外相关技术发展现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 超宽带天线概述

2.1 与传统宽带天线的比较及基本分析方法

2.2 超宽带天线的性能参数

2.3 相位中心与群延时

2.3.1 相位中心

2.3.2 群延时

2.4 时域天线

2.5 本章小结

第3章 超宽带天线设计

3.1 圆盘单极超宽带天线的设计

3.2 圆盘单极超宽带天线的理论分析

3.2.1 FDTD基本方程

3.2.2 数值稳定性和色散性

3.2.3 吸收边界条件

3.2.4 应用FDTD法分析圆盘单极天线的阻抗特性

3.3 圆盘单极超宽带天线的仿真研究

3.3.1 圆盘单极超宽带天线的特性分析

3.3.2 尺寸参数对于天线性能的影响

3.4 本章小结

第4章 超宽带天线的小型化设计

4.1 小型化研究

4.2 天线的平板化研究

4.3 本章小结

第5章 超宽带天线的实验研究

5.1 圆盘单极天线性能参数的实验测量和结果分析

5.1.1 天线反射损耗的测量

5.1.2 天线方向图的测量

5.1.3 天线的增益

5.2 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢